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FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Dentro das possibilidades terapÃuticas atuais para o tratamento de pacientes com problemas congÃnitos de metabolismo, a dieta constitui o pilar mais importante e a D-tagatose tem atraÃdo uma grande atenÃÃo nos Ãltimos anos devido a seus benefÃcios à saÃde humana, bem como à semelhanÃa de suas propriedades com a sacarose. Dentre as suas muitas aplicaÃÃes, ressalta-se o potencial em auxiliar no controle de peso, uma preocupaÃÃo crescente no Brasil, uma vez que a obesidade cresce a ritmos alarmantes. No entanto, a L-arabinose isomerase, enzima que catalisa isomerizaÃÃo de D-galactose em D-tagatose, ainda nÃo està disponÃvel comercialmente e, portanto, estudos visando à obtenÃÃo deste biocatalisador se fazem necessÃrios de maneira a viabilizar a implantaÃÃo do processo industrial. Portanto neste trabalho, estudou-se a obtenÃÃo da enzima L-arabinose isomerase utilizando uma cepa de Enterococcus faecium. A enzima produzida por fermentaÃÃo foi caracterizada e imobilizada em suportes a base de quitosana. Os resultados de estabilidade tÃrmica, operacional e de estocagem obtidos para a enzima imobilizada covalentemente sobre quitosana em meio alcalino (pH 10), confirmou a importÃncia do controle do pH durante a imobilizaÃÃo, uma vez que a formaÃÃo de uniÃes multipontuais à favorecida quando comparado ao pH 7,0. No entanto, baixas concentraÃÃes de proteÃna eram obtidas na etapa de fermentaÃÃo, portanto, estudou-se a produÃÃo da enzima L-AI de forma heterÃloga em Escherichia coli. As proteÃnas recombinantes expressas foram purificadas por cromatografia de afinidade em uma Ãnica etapa, e visualizadas em SDS-PAGE. O sucesso na construÃÃo do gene e na clonagem em vetores de expressÃo em E. coli resultou em quantidade satisfatÃria de expressÃo das proteÃnas recombinantes, pois apresentaram-se na forma solÃvel, facilmente purificadas e ativas, permitindo suas caracterizaÃÃes. Por ultracentrifugaÃÃo analÃtica foi possÃvel descobrir que a enzima L-AI recombinante tem uma tendÃncia para formaÃÃo de estruturas com maior tamanho (oligÃmeros). A seguir, suportes multifuncionais foram preparados para a imobilizaÃÃo da L-AI e observou-se uma rÃpida imobilizaÃÃo, apresentando um elevado rendimento de imobilizaÃÃo, superior a 75%. Devido à baixa estabilidade tÃrmica dos derivados, estudos futuros serÃo necessÃrios para a estabilizaÃÃo da estrutura quaternÃria desta enzima. / Within the current therapeutic options for treatment of patients with congenital metabolic problems, diet is the most important pillar and D-tagatose has attracted great attention in recent years because of its benefits to human health and due to its similarities with sucrose. Among its many applications, it emphasizes the potential to assist in weight management, a growing concern in Brazil, since obesity is growing at alarming rates. However, L-arabinose isomerase, the enzyme that catalyses the isomerization of D-galactose into D-tagatose, is not yet commercially available and therefore studies in order to obtain this biocatalyst are necessary in order to enable the implementation of the industrial process. Therefore, in this work, the production of L-arabinose isomerase by Enterococcus faecium was investigated. The produced enzyme was characterized and immobilized onto chitosan. Results of thermal, operational stability and self-life obtained by using L-AI, covalently immobilized onto chitosan in an alkaline medium (pH 10), confirmed the importance of the pH during immobilization, since multipunctuality is favored compared to pH 7.0. Nevertheless, enzyme concentration after fermentation was low and, therefore, we have studied the production of heterologous enzyme in Escherichia coli. The expressed recombinant proteins were purified by affinity chromatography by a single step, and displayed as a single band on SDS-PAGE. The successful construction of the gene and cloning into expression vectors in E. coli resulted in higher amount of the recombinant proteins, which are soluble, easily purified and active, allowing their characterization. Through analytical ultracentrifugation, it was possible to find that the recombinant L-AI has a tendency to form larger structures (oligomers). Multifunctional supports were prepared to L-AI immobilization, allowing achieving high yields (more than 75%) at short contact times. Due to the low thermal stability of the immobilized enzyme, future studies will be needed to stabilize its quaternary structure.

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, para obtenção do título de Doutor em Ciências da Saúde. / O envelhecimento é um processo biológico complexo, e o conhecimento deste ainda é limitado. Tem sido proposto que alterações epigenéticas podem estar relacionadas ao envelhecimento e ao declínio de memória. Dentre essas alterações está a acetilação de histonas que podem desempenhar um papel crucial no envelhecimento. Com isso, o presente estudo teve como objetivo padronizar o modelo animal de D-gal e avaliar o efeito do butirato de sódio (BS), um inibidor das histonas deacetilases, na memória, modulação das histonas deacetilases (HDAC) e dano ao DNA em ratos Wistar com 2, 6 ou 16 meses submetidos à administração de D-galactose (D-gal). Foram utilizados ratos Wistar machos com 2, 6 ou 16 meses de idade. Para estabelecer a melhor dose de D-gal para indução do modelo de envelhecimento foi realizada uma curva dose-resposta (100, 200 ou 300 mg/kg) em que a D-gal foi administrada durante 30 dias por via oral em ratos com 2 meses de idade. Após, ratos de diferentes idades (2, 6 e 16 meses) foram administrados com D-gal (200 mg/kg) ou água, durante 30 dias. No 24º dia iniciou-se, juntamente com a D-Gal, o tratamento com BS (600 mg/kg) por via intraperitoneal durante 7 dias. 24 horas após a última administração de D-gal ou BS foi realizado o teste de habituação ao campo aberto, Y-maze e esquiva inibitória. O BS foi capaz de reverter o dano de memória de habituação causado pela D-gal em animais com 2 e 6 meses, mas não com 16 meses. BS também foi capaz de reverter o dano causado pelo envelhecimento natural em animais com 16 meses. No teste de esquiva inibitória o BS melhorou a memória imediata, de curta e de longa duração de animais com 2 meses; a memória imediata de animais com 6 meses e a memória de curta e de longa duração de animais com 16 meses. Adicionalmente, o BS reverteu o dano na memória imediata e de curta duração causado pelo envelhecimento natural em animais com 16 meses. O dano na memória espacial causado pelo envelhecimento natural e pela D-gal não foi revertido pelo BS. Além disso, a D-gal causou aumento na atividade das HDACs em animais com 16 meses e o BS conseguiu reverter parcialmente esse efeito no córtex frontal e hipocampo. Quando avaliado os danos ao DNA no sangue periférico, utilizando o ensaio cometa, foi observado que o envelhecimento natural (animais com 16 meses) causou aumento da frequência de danos ao DNA, e o BS foi capaz de reverter parcialmente este dano. Além disso, a D-gal causou aumento do índice e frequência de danos ao DNA nos animais de 2 e 6 meses de idade, e o tratamento com BS foi capaz de reverter este dano, mas não o dano na frequência em animais com 6 meses. Assim, o presente estudo mostrou o efeito protetor do BS na memória de ratos envelhecidos naturalmente ou induzidos pela administração oral de D-gal. A melhora da memória aversiva causada pelo BS nos animais de 16 meses tratados com D-gal pode ser explicada em parte pela redução da atividade das HDACs. A proteção do BS contra o dano na memória de habituação e aversiva induzida pelo envelhecimento natural pode ser explicado, parcialmente, pela redução da frequência de dano ao DNA. A reversão dos danos nas memórias de habituação e aversiva em animais com 2 e 6 meses tratados com D-gal pode ser explicado pela redução da frequência e índice de dano ao DNA nos animais de 2 meses e pela redução do índice de dano ao DNA nos animais de 6 meses. Portanto, o presente estudo fez novos achados que abrem caminho para a utilização do BS no envelhecimento.

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Zunächst wurden mit Hilfe eines neuen Injektionssystems die Vorteile der Bolusgabe und der kontinuierlichen Applikation d-galaktosehaltiger Ultraschallsignalverstärker kombiniert und an einem klein- (Æ 0,86mm) und einem großlumigen (Æ 16 mm) Gefäßmodell die optimale Basis- und Bolusflußratenkombination für die Powerdopplersonographie evaluiert. Der Powerdopplersignalintensitätsverlauf verschiedener Infusionsprotokolle wurde subjektiv von drei Beobachtern einer sechsstufigen Skala zugeordnet. Objektive Intensitätsmeßdaten wurden mit einer CW-Dopplersonde und einem Computersystem gewonnen. Die 1 ml/min.-Basisinfusionsrate kam dem Optimalzustand am nächsten (Großlumenmodell: 70 %, Kleinlumenmodell: 100 % Grad-4-Plateau trotz geringer Standardabweichung der mittleren Spektraldopplerverstärkungsmeßwerte im Plateaubereich). Sie ermöglichte eine annähernd optimale Gefäßdarstellung mit ausreichendem Spielraum für mehrfache, optisch gut wahrnehmbare Bolusgaben (Optimalbolus: 300mg/ml, 2 ml/s, 1 s Injektionsdauer). Diese Ergebnisse lassen eine medizinische und ökonomische Optimierung des Signalverstärkereinsatzes in der Powerdopplersonographie erwarten. Anhand von tierexperimentellen Untersuchungen wurde die Zuverlässigkeit der nativen und der signalverstärkten Farbdopplersonographie bei der Visualisierung der intratumorösen Angioneogenese im Vergleich zur histologischen Vaskularisationsquantifizierung evaluiert. Zu diesem Zweck wurden Melanomzellen des Typs B16-F1 Mäusen intra- bzw. subkutan imjiziert und nach einer Wachstumsperiode in 54 Fällen sonographisch im B-Modus bezüglich Größe, Homogenität, Echogenität und Grenzechoschärfe und in der Farbdopplersonographie bezüglich intratumorös erkennbarer Gefäßzahl, Gefäßarchtektur und Gefäßanteil an der Tumorquerschnittsfläche (= percentage vessel area, PVA) analysiert. Die anschließende histologische Aufarbeitung erbrachte Vergleichsdaten hinsichtlich Größe, Nekrotisierung und Vaskularisation der Tumoren. Es fand sich eine signifikante Korrelation (p < 0,01) zwischen den makroskopisch und den sonographisch ermittelten Tumordurchmessern, jedoch zwischen Histologie und Sonographie bezüglich sonographisch erkannter Nekrosen nur, wenn diese mehr als 40 % des Tumors erfaßten. Nach Signalverstärkerapplikation stiegen die sonographisch erkennbare Tumorgefäßzahl, -architektur und die PVA signifikant an (p < 0,01), letztere bei den intrakutanen Tumoren um 483 % und bei den subkutanen um 373 %. Der histologische Vaskularisationsgrad korrelierte am stärksten (r = 0,686) von allen Farbdopplerparametern mit der signalverstärkten PVA (p < 0,01). Somit trug die Signalverstärkergabe zur Verbesserung der Korrelation der Ergebnisse der sonographischen und histologischen Vaskularisations- und Angioneogenesebeurteilung bei. Im klinisch-experimentellen Teil wurde prospektiv bei 83 malignitätssuspekten, kutan oder subkutan lokalisierten Raumforderungen unterschiedlichen, meist epithelialen Ursprungsgewebes mittels nativer und signalverstärkter Farbduplexsonographie eine Dignitätseinschätzung vorgenommen. Als Einstufungskriterien wurden diverse B-Modus- und Farbdopplerkriterien, u.a. intratumorös erkennbare Gefäßzahl und PVA, verwendet. Die Diagnosesicherung erfolgte durch Histologie oder Verlaufskontrolle. Während weder die B-Modus-Kriterien noch die Dopplerspektralanalyse für die Dignitätseinschätzung geeignet erschienen, trugen die Farbdopplerparameter und besonders die PVA nach Signalverstärkergabe zur Dignitätsbestimmung bei, wobei die erkennbare Gefäßzahl nach Signalverstärkergabe signifikant (p < 0,01) zunahm. Als ungeeignet erwiesen sich diese Kriterien jedoch bei entzündlichen und angiomatösen Raumforderungen und epithelialen Rezidivtumoren. Insgesamt liefert die signalverstärkte Farbdopplersonographie wesentliche zusätzliche Informationen bezüglich Angioneogenese und Dignität von Raumforderungen der Haut und ihrer Anhangsgebilde, insbesondere die signalverstärkte semiquantitative Vaskularisationsanalyse. Sie ist der B-Modus-Sonographie und der Spektraldoppleranalyse überlegen. Die Signalverstärkergabe führt zu einer deutlichen Sensitivitätserhöhung. / A new injection system combines the advantages of bolus and of continuous application of ultrasound contrast agents. This study evaluated the optimal combination of basic and bolus flow rates in power Doppler sonography using two different types of vitro vessel models. The flow of an in vitro circulation model consisting of a wide or small lumen vessels was visualized by power Doppler ultrasound. The intensity of colour Doppler signal was assessed subjectively by three observers using a six step scale (optimal: degree 5). The objective signal intensity was measured by a CW-Doppler probe and a computed sytem. Using a basic flow rate of 1 ml/min., approximately optimal results were reached. This basic flow rate enabled an almost optimal visualization of the vessel lumen with sufficient free range for repeated, well visible bolus injections. Thus, the use of the new injection system combining bolus and continous injection of contrast agent improves medical and economic use of signal enhancing agents in power Doppler sonography. The aim of the next study was to evaluate the reliability of plain and enhanced colour Doppler sonography in visualization of intratumoral vascularization as a sign of malignant angioneogenesis. Therefore, malignant melanomas of the histological type B16-F1 which had been implanted in mice were examined by sonography. The majority of these tumours was localized intracutaneously, the minority subcutaneously. Various B-mode aspects, colour Doppler criteria, and spectral Doppler parameter were evaluated before and after i.v.-application of an ultrasound signal enhancer. After sonographic examination, all tumors were analyzed histologically with semiquantitative grading of tumoral vascularization. Despite the higher mean volume of the subcutaneous tumours, the percentage of tumors with visible intratumoral vessels was not higher than in intracutaneous tumors on plain images. Enhanced, the sonographical vascularization of subcutaneous tumors seemed to be superior to this of the intracutaneous. The signal enhanced mode was definitely superior to plain Doppler in showing the intratumoral vessels as a sign of angioneogenesis. The intratumoral vascular structure could be sufficiently analyzed the minority of all tumors by plain Doppler, but in more than 90 % after application of the signal enhancing agent. Intracutaneous tumors had a more compact vascular structure than subcutaneous. Despite the missing direct correlation between the sonographically and the histologically determined degree of tumour vascularization the correlation was improved after application of the signal enhancer. Only the enhanced colour Doppler sonography provides valuable noninvasive information about angioneogenetic hypervascularization in experimental melanomas. The third study evaluated colour Doppler criteria to differentiate between malignant and benign skin tumors determining the extent of the intratumorous vascularization. The B-mode sonomorphology and the extent of the vascularization in color Doppler of clinically potentially malignant tumours of the cutaneous and subcutaneous structures were analyzed and quantified by different methods. After application of the signal enhancing agent, counting the intratumoral vessels visible on one ultrasound slice led to the highest sensitivity of all used criteria but the specificity was poor. The highest specificity and diagnostic accuracy of all used criteria were obtained using the criterion "percentage vessel area > 5,0 %" after excluding all inflamed lesions by clinical aspects. Plain colour Doppler increased the specificity but the sensitivity decreased to a not acceptable level. The analysis of the B-mode morphology and spectral Doppler parameter of intratumoral vessels did not contribute to differential diagnosis. Signal enhanced colour Doppler sonography is a valuable tool in pretherapeutic assessment of cutaneous lesions. This method can be relevant for therapy and prognosis. The application of the signal enhancing agent increases significantly (p < 0.01) the sensitivity. This method is not useful in assessing benignity or malignancy of inflamed lesions and angiomas.